专利名称：煤粉燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤粉浮燃燃烧器(float-firing burner)类型的煤粉燃烧器，尤其是涉及适合于降低氮氧化物浓度(下文中表示为NOx)的煤粉燃烧器。
一般地讲，对燃烧器来说，在燃烧过程中消除NOx的形成是一个要解决的主要课题。特别是由于与气体燃料和液体燃料相比，煤含有大量的氮。所以，减少煤粉燃烧产生的NOx就比气体燃料或液体燃料燃烧情况下更为重要。
煤粉燃烧产生的NOx几乎是煤中的氮氧化所产生的所有NOx，即被称为燃料NOx。为了减少燃料NOx，人们已经研究了各种燃烧器结构和燃烧方法。
作为这些燃烧方法之一，有一种方法是在火焰中形成一个低氧浓度区域减少(还原)NOx。例如，日本专利JP A 1-305206(美国专利4,930,430)，JP A 3-211304，JP A 3-110308，美国专利5,231,937；5,680,823等公开了一种产生低氧浓度区域和煤完全燃烧的方法，并公开了一种具有在中心的气动输送煤粉的燃料喷嘴和布置在燃料喷嘴外边的空气喷射喷嘴的结构。根据这些现有技术，在火焰中形成了一个低氧浓度的火焰减小区域，火焰减小区域进行NOx的还原反应在，火焰中产生的NOx的量减少。此外，日本专利JP A 1-305206公开了一种通过在喷嘴出口端设置一个对着气流方向的挡板来稳定火焰的方法。日本专利JP A 3-311304，JP A 3-110308和US 5,231,937公开了一种通过在煤粉喷嘴的端部设置火焰稳定环来稳定火焰的方法。根据这些现有技术，通过在煤粉喷嘴的端部设置火焰稳定环或挡板在煤粉喷嘴端部的下游形成再循环区域。由于高温气体在再循环区域停留，所以改进了煤粉的点火并提高了火焰的稳定性。
但是，在上述的现有技术中，NOx的形成还是没有完全消除。
本发明的一个目的是提供一个能通过解决上述现有技术中的问题来进一步减少NOx的形成的煤粉燃烧器。
本发明的特征在于，在煤粉燃烧器中包括一个喷射或喷出煤粉和一次风的混合物的煤粉喷嘴，一个围绕煤粉喷嘴的外周边同轴布置的二次风喷嘴，一个围绕二次风喷嘴的外周边同轴布置的三次风喷嘴，和一个形成在二次风喷嘴的外周壁末端的扩展部分，设置有一个用来使从二次风喷嘴朝着径向外侧喷射的二次风气流变换装置，以便二次风气流沿扩展部分流动。
二次风喷嘴和三次风喷嘴围绕煤粉喷嘴的外周边同轴布置的煤粉燃烧器旨在通过一次风形成一个低氧浓度的NOx还原区来减少NOx的形成，并借助于二次风和三次风与NOx还原区的下游侧的气流的混合形成氧化火焰区域实现完全燃烧。接下来二次风和三次风与煤粉混合，形成较大的NOx还原区，从而能够提高抑制NOx形成的效果。另一方面，煤粉本身点火性不好，在氧缺乏的情况下，煤粉不易点燃且火焰容易熄灭。为了在缺乏空气的情况下稳定地形成火焰，人们希望在靠近煤粉喷嘴的出口位置的后段火焰(the after flow of the flame)中引入高温燃烧气体。通过在分隔煤粉喷嘴和二次风喷嘴的分隔壁端部的下游侧形成低压部分，在该处形成再循环区域，使高温燃烧气体被抽回。当再循环区域形成时，在再循环区域的外边流动的空气具有被抽回到再循环区域里面的趋势。但是，如果所形成的再循环区域沿煤粉喷嘴轴垂直方向扩大，并在轴线方向变大，在再循环区域外边流动的空气抽回时变慢，不流回到靠近煤粉喷嘴的出口。
根据本发明，由于二次风沿二次风喷嘴的外周壁的端部的扩展部分向外流动，形成在分隔煤粉喷嘴和二次风喷嘴的分隔壁的下游侧的再循环区域的尺寸变大，由此二次风的抽回速度变慢。此外，通过一个大尺寸的再循环区域，煤粉的点燃性变好，火焰不容易熄灭。
对于上述的流动变换装置，最好是在二次风喷嘴的内周壁的端部设置一个导向板。导向板的角度应比设置在二次风喷嘴的外周边的扩展部分陡。
对于这种气流变换装置，可以不用导向板而采用朝着在二次风喷嘴的出口附近流动的二次风喷射气体的气体喷射喷嘴和变换二次风到径向外侧的装置。此外，也可以使用引导或导向二次风气流朝着外侧流动的导向装置。再有，也可以在二次风喷嘴的出口设置一个旋流器，利用旋流器的旋转力朝着径向外侧变换二次风。在二次风喷嘴的内周壁的端部设置导向板也是非常理想的，这样，将二次风变换成朝着径向外侧的效果非常好。
上述导向板与煤粉喷嘴中心轴的角度在60-90度的范围内，更可取的是在80-90度的范围。以这种方式，通过与燃烧器的轴线布置成锐角，变换二次风到径向外侧的作用变大，在导向板的下游侧也形成再循环区域，可使二次风和三次风的抽回速度变慢。
导向板的端部最好是位于二次风喷嘴的外周壁上的扩展部分端部的下游。通过这样一种布置，在二次风喷嘴中流动的二次风流出喷嘴之后，流动方向向外变化，二次风朝着三次风气流流动以便撞击。由此，三次风气流进一步向外变换，三次风的混合延迟。希望导向板的端部和扩展部分的端部彼此分开5-50mm或更小的距离。当距离太小时，作用就小，当距离太大时，二次风离开喷嘴后扩展流速变慢，由此朝着外侧变换三次风的作用变小。
理想的是使导向板的端部位于三次风喷嘴的外周壁的端部的上游侧。在很多情况下，外周壁通常被连接作为燃烧器的炉壁。燃烧物和燃料黏附在燃烧室壁上，在量大时，上述物质和燃料可能达到几公斤到几百公斤。为了防止它们的掉落损坏燃烧器，导向板的端部最好不要从连接作为三次风喷嘴的外周壁的燃烧室壁凸伸到燃烧室内。
对于三次风喷嘴，最好是从三次风喷嘴喷射三次风时施加外力，因此，最好是在三次风喷嘴内设置一个旋流器。此外，最好是三次风喷嘴的外周壁的端部向外扩展。还有，最好是三次风喷嘴的内周壁的端部向外扩展。
通过制造这样的燃烧器，使二次风沿二次风喷嘴的外周壁上的扩展部分流动，再循环区域不可能在二次风喷嘴和三次风喷嘴之间形成，由此三次风的抽回速度变慢。
虽然在二次风喷嘴的外周壁的端部设置扩展部分的传统的燃烧器是已知的，但在传统的燃烧器中，没有采用朝着径向外侧变换二次风的装置，因此，大多数的二次风由于气体的惯性很容易沿燃烧器的轴线方向流动。结果是，传统的燃烧器有这样的缺点，即煤粉喷嘴和二次风喷嘴之间的再循环区域小，此外，再循环区域容易在二次风喷嘴和三次风喷嘴之间形成，二次风和三次风容易较早地与减小的火焰混合。通过采用相对的措施，象本发明中的使二次风朝径向外侧流动，就可以延迟二次风、三次风与煤粉的混合并形成大的NOx还原区域。此外，通过在煤粉喷嘴和二次风喷嘴之间的大的再循环区域，煤粉的点火稳定性得到改进，容易点火，此外，还能获得一个稳定形成的缺少空气的NOx还原区域。
理想的是，在二次风喷嘴中再设置一个使二次风喷嘴的流动通路变窄的流动通路变窄件或障碍物，以使流速变快。可以通过导向板引导三次风气流进一步向外，通过流动通路变窄障碍物使二次风的流速变快，然后从二次风喷嘴喷出。上述流动通路变窄障碍物可以设置在二次风喷嘴的内周壁或外周壁上，但是，最好是设在内周壁侧，因为，这样可以更迅速地向外变换二次风的流动方向。
本发明能够应用于具有在煤粉喷嘴的端部的外周边的为改进煤粉点燃性能而采用了火焰稳定环的煤粉燃烧器。此外，可以在火焰稳定环或设置在二次风喷嘴的内周壁的端部的导向板上形成裂缝。上述裂缝具有减少火焰稳定环或导向板的热变形的作用。此外，这些裂缝还具有更容易在火焰稳定环或导向板的下游侧形成再循环区域的作用。
图1(a)是本发明的第一实施例的煤粉燃烧器的断面图；图1(b)和1(c)都是图1(a)的局部放大图；图2是传统的煤粉燃烧器的喷嘴的末端断面图，该图用于与本发明的第一实施例进行比较；图3是本发明的第二实施例的煤粉燃烧器的断面图；图4是本发明的第三实施例的煤粉燃烧器的喷嘴末端的断面图；图5是本发明的第四实施例的煤粉燃烧器的喷嘴末端的断面图6是本发明的第五实施例的煤粉燃烧器的喷嘴末端的断面图；图7是本发明的第六实施例的煤粉燃烧器的喷嘴的断面图；图8是本发明的第七实施例的煤粉燃烧器的喷嘴的断面图；和图9是本发明的第八实施例的煤粉燃烧器的喷嘴的断面图；下面参见图1(a)、1(b)和1(c)及图2详细描述本发明的第一实施例。
图1(a)是本发明的煤粉燃烧器的断面示意图，图1(b)和1(c)都是图1(a)的局部放大图，用来表示图1(a)中所示的喷嘴末端区域的空气流动和再循环区域。
在图1(a)、1(b)和1(c)中，10表示一个与上游侧的传送管(未示出)相连并一起传送和供应煤粉和一次风的煤粉喷嘴。11表示一个喷射二次风的二次风喷嘴。二次风喷嘴11具有一个围绕喷嘴10的外周边形成的以喷嘴10为中心的环行截面的气流通路。12表示一个喷射三次风的三次风喷嘴，它具有一个围绕二次风喷嘴11的外周边形成的以二次风喷嘴11为中心的环行截面的气流通路。一次风、二次风和三次风的气流比率分配为例如1-2∶1∶3-7，采用这种分配，借助于三次风可使煤粉完全燃烧。13表示流入的煤粉和一次风。14和15分别表示流入的二次风和三次风。16表示设置在煤粉喷嘴10中轴向延伸到喷嘴10的出口附近的油枪。油枪16在燃烧器启动或低负荷燃烧时用来辅助燃烧。17表示使煤粉喷嘴10的内径缩小得到的文丘里管以防止煤粉逆燃。18表示设置在分隔煤粉喷嘴10和二次风喷嘴11并分离一次风和二次风以扩展为一个再循环区域31的分隔壁28的末端的火焰稳定环。19表示形成燃烧室壁并作为三次风喷嘴12的外周边壁的燃烧器喉部。20表示设置在分隔二次风喷嘴11和三次风喷嘴12的分隔壁21的末端的导向套筒，该套筒也作为本发明的管道扩展部分。22表示使三次风沿二次风喷嘴11的周边旋转的旋流器。旋流器22采用该实施例中通常称为阻挡叶片的风机旋流叶片。23表示二次风流入的边板。24表示设置在燃烧室壁19上的水管。25表示引入二次风的风箱。26表示调节二次风的风门。27表示使二次风沿煤粉喷嘴的周边旋转的旋流器，旋流器27采用本实施例中常称为叶片的风机旋流叶片。28表示煤粉喷嘴10和二次风喷嘴11之间的分隔板。30表示设置在二次风喷嘴11的内周壁的末端用来使二次风朝着径向外侧喷射的导向板。31表示在煤粉喷嘴10和二次风喷嘴11的喷射区域之间形成的再循环区域。52表示二次风气流。53表示三次风气流。65a表示一个挡板(用于使气流通路变窄)，它构成火焰稳定环18的一部分并设置在二次风喷嘴11的内周边上。
图2是一个说明传统煤粉燃烧器的喷嘴末端区域内的再循环区域和气流流动的放大图，它用来与图1(b)的煤粉燃烧器对比。图2所示的结构与图1(a)的不同在于不设导向板。
接下来参见图1(a)和1(b)描述本实施例的燃烧操作。
当煤粉燃烧器开始燃烧时，由于分隔壁28的下游的气流是取自每个喷嘴的喷射，所以分隔壁28下游的压力减小并形成一个再循环区域31。由于火焰稳定环18设置在分隔壁28的末端部分，一次风和二次风彼此分开，所以再循环区域31扩大。由于高温气体在再循环区域停留，所以促进了煤粉的点燃，改进了火焰的稳定性。由此，在煤粉喷嘴10的出口附近的煤粉和一次风形成的火焰是稳定的。此外，促进了氧在火焰中的消耗，NOx的还原区域扩大，就可以减少NOx的形成量。另外，由于煤燃烧的进行，燃烧物减少后燃烧物中未燃烧的碳成为灰烬存留下来。还有，由于设置了旋流器22，27，二次风和三次风作为旋流喷射，火焰稳定环18的下游的负压由于气流的离心力而升高，再循环区域进一步扩大。由此，在燃烧器附近二次风和三次风与煤粉的混合延迟，火焰中氧的浓度降低，这样NOx还原区域扩大。
此外，在本实施例中，由于作为使二次风气流52从二次风喷嘴11中朝着径向外侧倾斜喷射的装置的导向板30设置在二次风喷嘴11的内周壁的末端，二次风朝径向外侧的方向喷射，二次风和三次风与煤粉的混合进一步延迟，火焰稳定环18的下游的再循环区域得到扩大。所以，促进了煤粉在再循环区域的燃烧，NOx的形成和未燃烧的碳进一步减少。
下面将对比图2所示的传统的没有设置导向板的结构来解释此时的燃烧情况。
在图2中，三次风53的流动通路被一个渐缩的锥形导向套筒20弯曲，三次风向外喷射。另一方面，二次风喷嘴11的流动通路借助于导向套筒20在喷嘴出口处向外扩展。由于气流在惯性作用下直着向前流动，二次风易于沿燃烧器的轴(图2中的点划线)流动，由此产生一个与沿导向套筒20的气流喷射方向相反方向的压力降(以下称反向压力梯度)，由此在导向套筒20的下游形成再循环区域54。由于再循环区域54的存在，将直接流向中心(图2中的点划线)的气流引入三次风53中，三次风较早地与煤粉混合，这样NOx还原区域狭窄。
相反，在本实施例中，如图1(b)所示，二次风52通过导向板30沿外周边方向喷射，所以，防止或减少了在分隔二次风喷嘴11和三次风喷嘴12的导向套筒20的下游的再循环区域的形成。此外，特别是由于燃烧器的这种结构，二次风52比三次风53更向外侧喷射，由于二次风52在外周边方向的喷射的动力三次风53更加朝着外周边方向流动。所以，二次风和三次风与煤粉在燃烧器附近的混合被延迟，在火焰中的氧浓度降低，NOx还原区域扩大，由此，在火焰中产生的NOx减少。
此外，由于导向板30的端部比导向套筒20的端部布置得更靠近燃烧器的轴(图1(b)中的点划线)，二次风更倾向于向外流动，再循环区域不太可能在导向套筒20的下游出现。
在本实施例中，二次风喷嘴11的气流通路由于火焰稳定环18而在靠近出口处变窄，由此由于喷射流动通路变窄而使二次风的流动速度变大，这样三次风可以进一步延迟与煤粉的混合。
根据本实施例，以这样的方式，二次风通过设置在二次风喷嘴11上的导向板30从二次风喷嘴11向径向向外的方向喷射。此外，在二次风喷嘴11和三次风喷嘴12之间的分隔壁21的下游侧的反向压力梯度变小，这样三次风也从布置在二次风喷嘴11的外周边的三次风喷嘴12向径向向外方向喷射。所以，减少了煤粉和带煤粉的燃烧空气在燃烧器附近的混合，煤粉在低氧浓度的情况下在燃烧器附近燃烧，由此产生的NOx减少。
作为一个例子，使用图1(a)和1(b)所示的煤粉燃烧器(导向套筒20与导向板30之间的距离为10mm)和图2所示的燃烧器在燃烧室(500kg/h)中进行燃烧试验。结果表示在表1中采用图1(a)和1(b)所示的燃烧器燃烧后的NOx浓度是103ppm(O2的体积比6％)，而采用图2所示的燃烧器的NOx浓度是111ppm(O2的体积比6％)。本发明的NOx形成量的减少的效果是肯定的。
表1
此外，图1(c)是用来解释图1(b)的导向板30朝着上游侧移动的情况下的气流流动的喷嘴末端的放大图，如图1(c)所示的燃烧器，在导向板30比套筒20的端部更向上游轴向移动的情况下，二次风52流动如图1(c)所示，即，二次风52是通过导向板30在其流动方向向外变化，但是，套筒20阻止朝着径向外侧的流动，所以，从燃烧器喷射出的二次风比在图1(b)所示的布置在在燃烧器轴向比导向套筒20的端部更下游侧的导向板30的情况更朝着轴向方向流动，所以，如图1(c)所示，再循环区域54倾向于在导向套筒20的下游侧形成，气流由于再循环区域54引入三次风53中。由于朝着中心轴的气流易于引入三次风53中，所以三次风和煤粉之间的混合的时间延长，NOx还原区域变窄。
作为一个例子，使用图1(c)所示的燃烧器(导向板30的端部位于燃烧器轴线方向导向套筒20的端部上游10mm)以煤供应速率500kg/h进行燃烧试验。结果表示在表1中。这时，表示在图1(b)中的燃烧器出口的燃烧室的NOx浓度为103mm(氧浓度为6％)，而表示在图1(c)中的燃烧器基于同样的未燃烧碳量的NOx浓度为107mm(氧浓度为6％)，NOx的生成比导向板30布置在燃烧器轴线方向套筒端部更下游的情况有较大的升高。
接下来参见图3说明本发明的第二实施例。
图3是第二实施例的煤粉燃烧器的断面图。该实施例与图1(a)和1(b)中的第一实施例的不同在于导向板30的角度55和导向套筒20的角度56都是可调节的，而其他的结构与第一实施例的相同。
根据本实施例，通过导向板30的角度55和导向套筒20的角度56的调节操作，导向板30的角度和导向套筒20的角度根据煤粉、一次风和燃烧空气的供应量调节，由此与第一实施例相比，可能形成更适合的再循环区域、有效地减少NOx和未燃烧碳。
通过把导向板30的角度55设定到60-90度，最好是80-90度，就可以防止在二次风和三次风之间形成再循环区域，并在导向板30的下游侧形成一个大的再循环区域。
接下来参见图4说明本发明的第三实施例。
图4是本实施例的煤粉燃烧器的喷嘴末端部分的断面图。该实施例的特征在于，在二次风喷嘴11的出口区域设置一个作为引导件的倾斜的环61来引导或导向从二次风喷嘴11朝着二次风喷嘴11的径向外侧喷射的气流，如图4所示。其他结构与第一实施例大致相同。
在该实施例中，引起的一个结果是该环61引导一部分二次风沿导向套筒20向外。所以，三次风53朝着外周边流动，二次风和三次风在燃烧器附近与煤粉的混合延迟，火焰中的氧浓度降低，火焰中的NOx还原区域扩大，由此就可以有效地减少NOx和未燃烧的碳。
下面参见图5说明本发明的第四实施例。
图5是本实施例的煤粉燃烧器喷嘴的末端部分的断面图。
该实施例的特征在于，一个朝着径向外侧喷射气体的气体喷射喷嘴63设置在二次风喷嘴11中或喷嘴的出口区域中，作为使从二次风喷嘴11朝着二次风喷嘴11的径向外侧喷射的二次风气流倾斜的装置，如图5所示。其他结构与第一实施例大致相同。作为气体，空气、燃烧排气、惰性气体如氮、蒸汽等都能使用。
根据本实施例，从二次风喷嘴11喷射出的二次风借助于从气体喷射喷嘴63喷射的气体的动力沿外周边流动。为了使动力变大，理想的是使气体喷射喷嘴63喷射的气体的流速比从二次风喷嘴11喷射出的气体的流速大。采用这种结构的实施例，在分隔板28的下游形成的再循环区域扩大，煤粉的点燃通过再循环区域得到改进，降低了氧气的消耗，由此可能在火焰中扩展低氧浓度区域和有效地减少NOx和未燃烧的碳。
下面参见图6说明本发明的第五实施例。
图6是本实施例的煤粉燃烧器喷嘴末端部分的断面图。
该实施例的特征在于，一个旋流叶片64作为二次风的旋流器设置在二次风喷嘴11的出口来作为使从二次风喷嘴11朝着二次风喷嘴11的径向外侧喷射的二次风倾斜的装置，如图6所示。其他结构与第一实施例大致相同。
在本实施例中，二次风由于旋流叶片64而旋转并由于离心力朝着径向外侧倾斜流动。所以，二次风沿导向套筒20朝着径向外侧喷射，并导向到径向外侧，由此形成一个更适合的再循环区域，并可能有效地减少NOx和未燃烧的碳。
如上所述，在上述的实施例中的每一个煤粉燃烧器中，由于设置了使二次风从二次风喷嘴中朝着二次风喷嘴的径向外侧倾斜喷射的装置的，二次风朝着径向外侧流动，再循环区域不太可能在分隔二次风喷嘴和位于二次风喷嘴的外周边的三次风喷嘴的分隔壁的下游形成。在再循环区域中，引起和气流喷射方向反方向的压力降(反向压力梯度)。所以，沿再循环区域流动的气体由于反向压力梯度流动方向发生变化，而在再循环区域外侧流动的空气倾向于朝着一次风侧流动。但是，在本发明中，由于二次风朝着径向外侧喷射，一次风和二次风彼此分开，它们分开流动。所以，在煤粉喷嘴和二次风喷嘴的分隔壁的下游的反向压力降变大，再循环区域形成在反向压力梯度扩展的区域。在一次风和二次风之间形成的再循环区域中，高温气体停留，稳定煤粉的点火和火焰。再循环区域的扩展通过高温气体改进煤粉的点火。由于通过点火改进氧的消耗，在火焰中低氧浓度区域扩展，由此就可以减少NOx的生成量和在燃烧灰烬中的未燃烧碳。
进一步讲，由于煤粉点火和火焰的稳定性得到改进，一个结果是燃烧需要的距离减少，并且带来装置本身的尺寸减小。此外，由于即使在低负荷运行时煤粉浓度变小的情况下火焰也稳定，借助于该煤粉燃烧器没有其他种类燃料的辅助只用煤粉也可以使燃烧范围扩大。
下面参见图7说明本发明的第六实施例。
图7是本实施例的煤粉燃烧器的断面图。
该实施例的特征在于，将一个具有垂直于一次风气流和二次风气流方向的平面的环30设置在分隔壁28的末端部分作为使从二次风喷嘴11朝着二次风喷嘴11径向外侧喷射的二次风气流倾斜的装置，并形成在分隔壁28下游的再循环区域，如图7所示。其他结构与第一实施例大致相同。
在图7中，该环30由一个位于煤粉喷嘴10一侧的内环301和一个位于二次风喷嘴侧的外环302构成。环30在一次风和二次风中引起紊流，由此增大了形成于环30下游的再循环区域。还有，在该实施例中，内环301和外环302的位置在气流方向彼此分开。结果是，在环30下游形成的再循环区域中，在煤粉气流侧和空气气流侧之间在流动方向发生滑差(或不同)，再循环区域31沿流动方向扩展，从而气体从下游侧卷回。
根据本发明，以这种方式，再循环区域能够被扩展，在火焰中的低氧浓度区域也被扩展，从而在燃烧灰烬中的NOx的生成量和未燃烧碳的量被有效地减少。
此外，可以改进煤粉的点火和火焰的稳定性，并缩短燃烧需要的距离。另外，由于即使在低负荷时煤粉浓度变小的情况下火焰也稳定，通过这类煤粉燃烧器只燃烧煤粉也可以使燃烧范围扩展。
下面参见图8说明本发明的第七实施例。
图8是本实施例的煤粉燃烧器的断面图。
该实施例的特征在于，设置在分隔壁28的末端的环30在环30的二次风喷嘴内壁侧设置很厚的部分303(例如厚10mm)，来作为使从二次风喷嘴11朝着二次风喷嘴11的径向外侧喷射的二次风气流倾斜的装置，并在分隔壁28的下游侧形成一个再循环区域，如图8所示。其他结构与第六实施例的结构大致相同。
根据本实施例，二次风喷嘴11的流动通路由于很厚的部分303的存在而变窄，当气体通过上述很厚部分303时，二次风的速度变快，气流撞击在外环302上，然后喷射到径向外侧。结果是，就可能形成一个扩展的再循环区域31，并扩展火焰中的低氧浓度区域，从而在燃烧灰烬中的NOx的生成量和未燃烧碳的量被有效地减少，就可能改进煤粉的点火和火焰的稳定性。
此外，在第六和第七实施例中，环30的外环302都是制成均匀的环，但是，需要的话，外环302可以在末端的周边部分制成有缺口的形状或一面凹一面凸的形状。把它制成这样一种形状，环的热变形可得到抑制，此外，外环302的下游的紊流增加，再循环区域进一步扩大。除外环302外，内环301侧也可以加工出一面凹一面凸的槽。
下面参见图9说明本发明的第八实施例。
图9是本实施例的煤粉燃烧器的断面图。
该实施例的特征在于，环30作为使从二次风喷嘴11朝着二次风喷嘴11的径向外周边侧喷射的二次风倾斜的装置而设置，并在分隔壁28的下游侧形成再循环区域，若干使流动通路在二次风喷嘴11的出口附近变窄的变窄部分65设置在周边方向，如图9所示。其他结构与第六实施例的结构大致相同。
根据本实施例，二次风通过变窄部分65b时速度变快，并且气流通过没有变窄部分65b的扩展部分扰动，由此，就可能产生一个出现率较高的恒定扰动。所以，形成在下游侧的再循环区域31得到改进。此外，二次风的速度通过变窄部分65b撞击在外环302上而增加，由此朝着径向外侧的气流速度增加。因此，二次风与在燃烧器中心部分流动的煤粉分开，二次风、三次风和煤粉的混合被延迟，由此火焰中的NOx还原区域扩展，从而在燃烧灰烬中的NOx的生成量和未燃烧碳的量被有效地减少，并可以改进煤粉的点火和火焰的稳定性。
如上所述，根据本发明，由于设置了使从二次风喷嘴朝着二次风喷嘴径向外侧喷射的二次风倾斜的装置，二次风朝着径向外侧流动，形成在煤粉喷嘴和二次风喷嘴之间的分隔壁的下游的再循环区域朝着径向外侧移动，再循环区的范围也可以加大。结果是，减少了煤粉与二次风、三次风在燃烧器附近的混合，有效地减少了煤粉在燃烧器附近的低氧浓度情况下的燃烧和NOx的生成。
权利要求
1.一种煤粉燃烧器，包括一个喷射或喷出煤粉和一次风混合物的煤粉喷嘴，一个围绕所述煤粉喷嘴的外周边同轴布置的二次风喷嘴，一个围绕所述二次风喷嘴的外周边同轴布置的三次风喷嘴和一个在所述二次风喷嘴的外周边壁的端部的扩展部分，其中设置有一个使从所述二次风喷嘴朝着径向外侧喷射的二次风变换的气流变换装置，以便二次风沿所述扩展部分流动。
2.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中所述气流变换装置包括一个设置在所述二次风喷嘴的内周壁的末端的导向板，所述导向板布置成比所述扩展部分更陡的角度。
3.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中所述气流变换装置是一个朝着二次风喷射气体的气体喷射喷嘴，以便在所述二次风喷嘴中流动的二次风朝着径向外侧变换。
4.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中所述气流变换装置是一个引导二次风朝着径向外周壁侧变换的引导件。
5.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中所述气流变换装置是一个设置在所述二次风喷嘴出口的二次风旋流器。
6.一种如权利要求2所述的煤粉燃烧器，其中所述导向板与所述煤粉喷嘴的中心轴的角度是在60-90度的范围内。
7.一种如权利要求2所述的煤粉燃烧器，其中所述导向板的末端比设置在所述二次风喷嘴的外周壁端部的所述扩展部分的末端更向下游凸伸。
8.一种如权利要求7所述的煤粉燃烧器，其中形成在所述二次风喷嘴的外周壁上的所述扩展部分的末端与所述导向板的末端之间的距离在5-50mm的范围内。
9.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中所述三次风喷嘴设置有一个旋转和喷射三次风的旋流器。
10.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中在所述二次风喷嘴的外周壁的末端和所述三次风喷嘴的内周壁末端都扩展的所述扩展部分设置在分隔所述二次风喷嘴和所述三次风喷嘴的分隔壁的末端。
11.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中使所述二次风喷嘴的流动通路变窄以引起气流速度变快的流动通路变窄障碍物设置在所述二次风喷嘴的气体流动通路中。
12.一种如权利要求11所述的煤粉燃烧器，其中所述变换二次风使其朝着径向外侧速度变快的导向板设置在布置在所述二次风喷嘴中的使流动通路变窄的部件的下游。
13.一种如权利要求11所述的煤粉燃烧器，其中所述流动通路变窄件设置在所述二次风喷嘴的内周壁上。
14.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中在所述三次风喷嘴的末端部分朝着外边扩展。
15.一种如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其中在所述煤粉喷嘴的末端的外周边设置一个火焰稳定环。
16.一种如权利要求2所述的煤粉燃烧器，其中所述导向板上设有裂缝。
17.一种煤粉燃烧器，包括一个喷射或喷出煤粉和一次风混合物的煤粉喷嘴，一个围绕所述煤粉喷嘴的外周边同轴布置的二次风喷嘴，一个围绕所述二次风喷嘴的外周边同轴布置的三次风喷嘴和一个在所述二次风喷嘴的外周边壁的端部的扩展部分，其中一个障碍物设置在所述煤粉喷嘴和所述二次风喷嘴的分隔壁的端部上，所述障碍物具有一个垂直于一次风气流的平面和一个垂直于二次风气流的平面，所述垂直于一次风气流的所述障碍物的所述平面与垂直于二次风气流的所述障碍物的所述平面分开并布置在垂直于二次风气流的所述障碍物的平面的上游侧。
全文摘要
本发明提供一种适合于降低氮浓度的煤粉燃烧器。该煤粉燃烧器包括一个喷射煤粉和一次风的混合物的煤粉喷嘴10,一个二次风喷嘴11和一个三次风喷嘴12,它们围绕煤粉喷嘴10的外周边同轴布置,和一个在分隔两个邻近的空气喷嘴的分隔壁的末端的管道扩展部分20;设置一个变换二次风喷嘴中二次风的流动变换装置例如,一个导向板30,以便使二次风沿管道扩展部分流动。二次风由于导向板朝外喷射,二次风、三次风与煤粉的混合延迟,由此产生的NOx的量减少。
文档编号F23C99/00GK1206808SQ9811742
公开日1999年2月3日 申请日期1998年7月23日 优先权日1997年7月24日
发明者冈崎洋文, 小林启信, 津村俊一, 木山研滋, 神保正, 仓增公治, 森田茂树, 野村伸一郎, 下郡三纪 申请人:株式会社日立制作所, 巴布考克日立株式会社